Rfid - Hoepli Scuola

L’identificazione automatica a radiofrequenza
L’idea di catturare informazioni attraverso un processo di identificazione automatica (Rfid – Radio
Frequency Identification) con strumenti a radiofrequenza risale agli anni Settanta e da allora ha
avuto uno sviluppo eccezionale.
Le apparecchiature Rfid hanno lo scopo di gestire, memorizzare e trasportare informazioni
mediante un dispositivo (transponder) chiamato in genere tag.
Il contenuto informativo memorizzato nel tag può essere di vario tipo, per esempio, le
caratteristiche di un manufatto, le specifiche di un bene, un codice, la posizione di un oggetto, le
generalità di una persona.
Le informazioni vengono acquisite quando necessarie in modo asincrono e a distanza.
I dispositivi di identificazione automatica a radiofrequenza sono formati da tre elementi:
1. il tag;
2. la lettura e scrittura delle informazioni;
3. la comunicazione del contenuto informativo catturato ai sistemi di elaborazione.
La trasmissione delle informazioni memorizzate nel tag avviene senza contatto fra tag e sistema di
acquisizione (reader o programmer) per mezzo di due tecnologie di accoppiamento. Nel primo caso
i due circuiti si accoppiano magneticamente e le informazione sono trasmesse sfruttando
l’induzione elettromagnetica. Nel secondo caso si usa una trasmissione a radio frequenza.
Il contenuto informativo viene utilizzato per modulare un’onda elettromagnetica sinusoidale, detta
portante.La modulazione dell’onda elettromagnetica sinusoidale viene ottenuta variando alcuni suoi
parametri caratteristici.
Si possono effettuare tre differenti tipi di modulazione:
− variazione dell’ampiezza (ASK-Amplitude Shift Keying);
− variazione della frequenza (FSK-Frequency Shitf Keying);
− variazione di fase (PSK-Phase Shift Keying).
Lo spettro delle frequenze utilizzate dipendono dal tipo di applicazione e sono regolamentate da
precise norme (►Tab. 1) e viene suddiviso in tre fasce: bassa, intermedia e alta.
Tabella 1 Frequenze commerciali per Rifd nel mondo
Intervalli di frequenza
Fino a 135 kHz
1,95 MHz
3,25 MHz
4,75 MHz
8,2 MHz
13 MHz
23,56 MHz
27 MHz
430 – 460 MHz
902 – 916 MHz
918 – 926 MHz
2350 – 2450 MHz
5400 – 6800 MHz
Applicazioni
Controllo accessi, identificazione capi di
abbigliamento, identificazione capi di bestiame
EAS (Electronic Article Surveillance) sorveglianza
elettronica delle merci
EAS e ISM (Industrial, Scientific and Medical)
ISM
ISM in Europa
ISM e controllo pedaggi in USA, rete GSM in
Europa
Rfid in Australia
ISM, trasmissione wireless standard IEEE 802.11
ITS (Intelligent Transportation Services) servizi di
trasporto intelligente
La fascia bassa dello spettro comprende le frequenze da 100 kHz a 500 kHz e viene utilizzata
negli scambi a media distanza e per letture a bassa velocità. Si utilizza nei controlli degli accessi,
nelle operazioni di inventario, di identificazione dei capi di bestiame, …
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La fascia intermedia dello spettro comprende le frequenze fra 10 MHz e 15 MHz: viene utilizzata
nella media distanza ma con un velocità di rilevazione più elevata. Si utilizza nel controllo degli
accessi e nella produzione di Smart card, …
La fascia alta dello spettro è stata suddivisa in due intervalli da 850 MHz a 950 MHz e da 2,4
GHz a 5,8 GHz. Sono frequenze che offrono una maggiore flessibilità di impiego, alte velocità di
rilevazione, e vengono utilizzate nella rilevazione dei pedaggi autostradali e nel monitoraggio degli
oggetti in movimento.
Le frequenze più utilizzate nelle applicazioni commerciali sono tre: 125 KHz, 13,56 MHz e 2,45
MHz.
Rumori, interferenze, la presenza di altre apparecchiature esterne al sistema possono interferire
con i dati trasmessi e alterare le informazioni trasmesse e ricevute. La velocità di trasmissione fra
tag e reader è influenzata dalla frequenza della portante prescelta. In generale, più è elevata la
frequenza della portante migliori sono le prestazioni del sistema in termini di velocità di scambio.
La larghezza della banda necessaria deve essere almeno doppia rispetto al tasso di scambio dei bit
della trasmissione radio effettuata (al quale bisogna aggiungere l’effetto del rumore), pertanto per
poter trasmettere efficacemente la larghezza di banda disponibile nello spettro delle frequenze deve
essere sufficiente.
L’intervallo di frequenza è anche influenzato dall’entità delle potenze dei dispositivi (tag e reader
coinvolti.
Il campo generato dall’antenna in assenza di disturbi e ostacoli, possiede valori di intensità
proporzionali all’inverso del quadrato della distanza dal punto considerato. Inoltre fenomeni di
riflessione del terreno o di ostacoli la potenza di trasmissione si riduce ulteriormente fino a renderla
impossibile.
La potenza totale erogata (a impulsi o continua), l’area di emissione, il tipo di campo generato dai
dispositivi Rfid sono regolamentate dalle autorità competenti.
Componenti di un sistema Rfid
I componenti fondamentali di un sistema di identificazione a radio frequenza sono:
- il transponder, o tag
- il sistema di lettura (reader o programmer)
entrambi sono dotati antenne che assolvono il compito di trasmissione e captazione.
Nel trasponder contiene memorizzate le informazioni utilizzando memorie di tipo ROM, RAM e
di tipo non volatile adatte ad ogni tipo di flusso dati. La memoria RAM per i dati temporanei
trasmessi in fase di interrogazione e di preparazione della risposta, eventuali memorie EEPROM
permettono di memorizzare i dati in modo permanente anche in caso di cadute della tensione di
alimentazione del sistema. Buffer di memoria sono utilizzati per allocare i dati nella fase di
modulazione dei segnali.
I tag possono essere attivi o passivi. I tag attivi possono effettuare sia operazioni di lettura e di
scrittura sono alimentati da batterie interne la cui durata, ovviamente ,condiziona la vita del
dispositivo. Sono più affidabili dei tag passivi e, a frequenze elevate sono più immuni ai disturbi.
I tag passivi, invece, sono privi di alimentazione propria e vengono alimentati attraverso il
dispositivo di lettura. L’assenza di alimentazione e quindi di consumo conferiscono un vita
elevatissima a questi dispositivi. L’intervallo di frequenza di trasmissione è limitato e non sono
efficacemente schermati ai disturbi e ai rumori.
I tag di solito trasmettono i codici alfanumerici utilizzati come identificatori che servono per
individuare il dispositivo stesso e i file di contenuto.
I sistemi impiegati per leggere i dati hanno come compito primario quello di generare la
connessione con i tag e poi di trasferire le informazioni ivi contenute ai sistemi di elaborazione. Una
volta captato e letto il messaggio il sistema di lettura provvede con appositi algoritmi di protocollo
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(Command Response Protocol) a determinare la fine del messaggio e ad interrompere la
comunicazione.
Il sistema di lettura provvede anche a condizionare, controllare e decodificare il segnale ricevuto.
I Rfid vengono classificati in quattro categorie: le apparecchiature EAS (Electronic Article
Surveillance); i sistemi di captazione dei dati; le reti e i sistemi di posizionamento.
Le tecnologie Rfid sono utilizzate nei settori dei trasporti e della logistica, della fabbricazione dei
manufatti, della sicurezza per il controllo degli accessi e dei transiti, nel monitoraggio dei capi di
bestiame, per il controllo dei servizi postali, per il monitoraggio dei bagagli negli scali aeroportuali,
per la gestione dei transiti e dei pedaggi (Telepass), la vigilanza, l’antitaccheggio, il controllo
automatico dell’accesso degli autoveicoli, il rifornimento automatico degli autoveicoli,
l’identificazione automatica degli utensili delle macchine utensili per il controllo delle condizioni di
lavoro e dell’usura dei taglienti.
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